Tómas Lemarquis stundaði fyrst leiklistarnám í París við skólann Cours Florent. Eftir það hélt hann aftur til Íslands þar sem hann læri myndlist í Listaháskóla Íslands og útskrifaðist þaðan 2003. Á meðan myndlistarnáminu stóð bauðst honum titilhlutverkið í myndinni Nói Albinói. Sú mynd hlaut fjölda alþjóðlegra verðlauna. Tómas var í kjölfarið tilnefdur til Evrópsku kvikmyndaverðlaunana og hlaut Edduverðlaunin á Íslandi. Ári síðar var hann svo tilnefndur sem Shooting Star fyrir íslands hönd hjá European film promotion.
Síðan hefur Tómas leikið í ýmsum Evrópskum kvikmyndum og sjónvarpi sem og landað hlutverkum í stórum alþjóðlegum kvikmyndum eins og Snowpiercer, 3 days to kill, X-Men Appocalypse og Bladerunner 2049. Einnig fór hann með eitt aðalhlutverkið í myndinni Touch me not sem hlaut Gullbjörninn á Berlinale hátíðinni 2018.